Fremstilling af en ny generation af memristorer til digital hukommelse og beregning

Memristorer er en ny klasse af elektriske kredsløb - og de kan afslutte siliciumæraen og ændre elektronik for altid. Siden HP først udviklede en fungerende prototype med en titaniumdioxidfilm i 2008, ingeniører har søgt at perfektionere modellen.

Nu, forskere ved Michigan Technological University har lavet en ideel memristor baseret på molybdændisulfid nanoark. Yun Hang Hu, Charles og Carroll McArthur professor i materialevidenskab og ingeniørvidenskab, ledet forskningen, som blev offentliggjort i Nano bogstaver denne januar.

Ud over binær kode

Transistorer baseret på silicium, som er hovedkomponenten i computerchips, arbejde ved hjælp af en strøm af elektroner. Hvis elektronstrømmen afbrydes i en transistor, alle oplysninger går tabt. Imidlertid, memristorer er elektriske enheder med hukommelse; deres modstand er afhængig af den dynamiske udvikling af interne tilstandsvariabler. Med andre ord, memristorer kan huske mængden af ​​ladning, der strømmede gennem materialet og bevare dataene, selv når strømmen er slukket.

"Memristorer kan bruges til at skabe superhurtige hukommelseschips med flere data til mindre energiforbrug," siger Hu.

Derudover en transistor er begrænset af binære koder - alle dem og nuller, der driver internettet, Candy Crush -spil, Fitbits og hjemmecomputere. I modsætning, memristorer fungerer på samme måde som en menneskelig hjerne ved hjælp af flere niveauer, faktisk hvert tal mellem nul og et. Memristors vil føre til en revolution for computere og give en chance for at skabe menneskelignende kunstig intelligens.

"Forskellig fra en elektrisk modstand, der har en fast modstand, en memristor har en spændingsafhængig modstand." Hu forklarer, tilføjer, at et materiales elektriske egenskaber er nøglen. "Et memristormateriale skal have en modstand, der reversibelt kan ændre sig med spændingen."

Hans forskning afslørede, at molybdændisulfid nanoark er lovende for memristorer. Materialets succes kommer ned til konstruktion af atomare strukturer.

En ideel memristor er symmetrisk. Forholdet mellem strøm og spænding er lige, afrundet og ens i begge kvadranter. I virkeligheden, memristorer viser normalt skæve strøm-spændingskarakteristika. Imidlertid, Hu's molybdændisulfid memristor viser den ideelle symmetri. Dette vil gøre materialet mere forudsigeligt og ensartet, da det er udviklet til brug i elektronik.

For at få denne symmetri, Hu og hans forskerhold startede med bulk molybdændisulfid, også kendt som mineralet molybdenit, der bruges som industrielt smøremiddel. De manipulerede derefter atomaren, strukturelle arrangementer, omtales som forskellige krystalfaser. Massematerialet med en 2H-fase fungerer godt som en almindelig modstand, og for at gøre det til en memristor, holdet skrællede de molekylære lag tilbage. Denne eksfolieringsproces skaber molybdændisulfid nanoark med 1T fase. Nanosheets med1T -fase udviser en reversibel ændring i modstand i forhold til spænding - nødvendig for en memristor. Forskerne spredte til sidst nanoark på de to sider af en sølvfolie for at danne en symmetrisk memristor.

"Dette materiale er i begyndelsen af ​​denne ansøgning, "Hu siger, tilføjer, at nye materialer og bedre memristorer radikalt kan ændre den måde, computere er bygget på. Det starter med mindre og hurtigere computerchips, men så gestikulerer han rundt på sit kontor. "Disse memristor -materialer vil være meget alsidige, og en dag, denne tavle og den kaffekop kunne være computere."

Og at have et symmetrisk memristor -materiale bringer os tættere på den dag.